package LinkList;

import java.math.BigInteger;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Stack;

public class Solution {
    //相交链表
    public static ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
            if(headA == null || headB == null){
                return null;
            }
            int n = 0;
            ListNode h1 = headA;
            ListNode h2 = headB;
            while(h1.next!=null){
                n++;
                h1 = h1.next;
            }
            while(h2.next!=null){
                n--;
                h2 = h2.next;
            }
            h1 = n>0?headA:headB;//较长的那个链表
            h2 = h1==headA?headB:headA;//较短的那个链表
            n = Math.abs(n);
            while(n!=0){
                n--;
                h1=h1.next;
            }//将较长的那个链表遍历到与较短的链表相等
            while(h1!=h2){
                h1=h1.next;
                h2=h2.next;
            }
            return h1;
    }
    //反转链表
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if(head==null){
            return null;
        }
        ListNode prev = null;//指向当前节点的前一个结点
        ListNode cur = head;
        while(cur.next!=null){
            ListNode nextNode = cur.next;
            cur.next = prev;
            prev = cur;
            cur = nextNode;
        }
        cur.next = prev;
        return cur;
    }
    //给你一个单链表的头节点 head ，请你判断该链表是否为
    //回文链表
    //。如果是，返回 true ；否则，返回 false 。
    public boolean isPalindrome0(ListNode head) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        ListNode cur = head;
        stack.push(cur.val);
        //将链表压入栈
        while(cur.next!=null){
            cur = cur.next;
            stack.push(cur.val);
        }
        cur = head;
        if(!stack.pop().equals(cur.val)){
            return false;
        }
        while(cur.next!=null){
            cur = cur.next;
            Integer pop = stack.pop();
            if(!pop.equals(cur.val)){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    public boolean isPalindrome(ListNode head) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        ListNode mid;
        //快慢指针找链表中点
        while(fast.next!=null&&fast.next.next!=null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        mid = slow;
        ListNode pre = null;
        //反转重点之后的链表
        mid = mid.next;
        while(mid!=null){
            ListNode cur = mid.next;
            mid.next = pre;
            pre = mid;
            mid = cur;
        }
        mid = head;
        while(pre != null){
            if(pre.val!= mid.val){
                return false;
            }
            mid = mid.next;
            pre=pre.next;
        }
        return true;
    }
    /*
    给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。
如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。
     */
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head == null){
            return false;
        }
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast.next!=null&&fast.next.next!=null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(slow==fast){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /*
    给定一个链表的头节点  head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。
     */
    public static ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null){
            return head;
        }
        Map<ListNode,Integer> map = new HashMap<>();
        ListNode cur =  head;
        while(cur != null){
            map.put(cur,map.getOrDefault(cur,0)+1);
            cur = cur.next;
            if(map.containsKey(cur)){
                return cur;
            }
        }
        return null;
    }
    public static ListNode detectCycle1(ListNode head) {
        if(head == null){
            return head;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while(fast.next!=null&&fast.next.next!=null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow){
                ListNode index0 = head;
                ListNode index1 = fast;
                while(index0!=index1){
                    index0 = index0.next;
                    index1 = index1.next;
                }
                return index1;
            }
        }
        return null;
    }
    /*
    将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
    * */
    public static ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
            if(list1 == null){
                return list2;
            }
            if(list2 == null){
                return list1;
            }
            if(list1==null&&list2==null){
                return null;
            }
            ListNode newNode = null;//新链表
            ListNode cur1 = list1;
            ListNode cur2 = list2;
            ListNode index = null;//新链表尾部指针
            while(cur1!=null&&cur2!=null){
                ListNode node = null;
                if(cur1.val<=cur2.val){
                    node = new ListNode(cur1.val);
                    cur1=cur1.next;
                }else{
                    node = new ListNode(cur2.val);
                    cur2=cur2.next;
                }
                if(newNode == null){
                    newNode = node;
                    index = node;
                }else{
                    index.next = node;
                    index = node;
                }
            }
            if(cur1!=null){
                index.next = cur1;
            }
            if(cur2!=null){
                index.next = cur2;
            }
            return newNode;
    }
    /*
    给你两个 非空 的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的，并且每个节点只能存储 一位 数字。
请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。
你可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。
示例 1：
输入：l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]
输出：[7,0,8]
解释：342 + 465 = 807.
     */
    public static ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
            ListNode cur1 = l1;
            ListNode cur2 = l2;
            BigInteger sum1 = BigInteger.valueOf(0);
            BigInteger sum2 = BigInteger.valueOf(0);
            BigInteger ten1 = BigInteger.valueOf(1);
            BigInteger ten2 = BigInteger.valueOf(1);
            while(cur1!=null){
                BigInteger val = new BigInteger(String.valueOf(ten1.multiply(BigInteger.valueOf(cur1.val))));
                sum1 = sum1.add(val);
                ten1 = ten1.multiply(BigInteger.valueOf(10));
                cur1=cur1.next;
            }
            while(cur2!=null){
                BigInteger val = new BigInteger(String.valueOf(ten2.multiply(BigInteger.valueOf(cur2.val))));
                sum2 = sum2.add(val);
                ten2 = ten2.multiply(BigInteger.valueOf(10));
                cur2=cur2.next;
            }
            BigInteger sum = sum1.add(sum2);
            ListNode emptyHead = null;
            ListNode emptyTail = null;
            if(sum.equals(BigInteger.ZERO)){
                emptyHead = new ListNode(0);
                return emptyHead;
            }
            while(!sum.equals(BigInteger.ZERO)){
                BigInteger divide = sum.mod(BigInteger.valueOf(10));
                ListNode newNode = new ListNode(divide.intValue());
                if(emptyHead==null){
                    emptyHead = newNode;
                    emptyTail = newNode;
                }else{
                    emptyTail.next = newNode;
                    emptyTail = newNode;
                }
                sum = sum.divide(BigInteger.valueOf(10));
            }
            return emptyHead;
    }
    public static ListNode addTwoNumbers1(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode head = null;
        ListNode tail = null;
        int carry = 0;
        while (l1 != null || l2 != null) {
            int n1 = l1 != null ? l1.val : 0;
            int n2 = l2 != null ? l2.val : 0;
            int sum = n1 + n2 + carry;
            if (head == null) {
                head = new ListNode(sum % 10);
                tail = head;
            } else {
                tail.next = new ListNode(sum % 10);
                tail = tail.next;
            }
            carry = sum / 10;
            if (carry > 0) {
                carry = 1;
            }
            if (l1 != null)
                l1 = l1.next;
            if (l2 != null)
                l2 = l2.next;
        }
        if(carry == 1){
            tail.next = new ListNode(1);
        }
        return head;
    }
    /*
    给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。
示例 1：
输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]
示例 2：
输入：head = [1], n = 1
输出：[]
示例 3：
输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]
     */
    public static ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        if(head==null){
            return null;
        }
        if(head.next==null){
            return null;
        }
       int total = 0;
        ListNode cur = head;
        while(cur!=null){
            total++;
            cur = cur.next;
        }
        int locate = total - n+1;
        ListNode point = new ListNode(0);
        point.next = head;
        int index = 1;
        cur = point;
        while(cur!=null){
            if(index == locate){
                ListNode temp = cur.next.next;
                cur.next.next = null;
                cur.next = temp;
            }
            index++;
            cur = cur.next;
        }
        return point.next;
    }
    /*
    给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。
示例 1:
输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]
示例 2：
输入：head = []
输出：[]
示例 3：
输入：head = [1]
输出：[1]
     */
    public static ListNode swapPairs(ListNode head) {
        if(head==null){
            return null;
        }
        ListNode point = new ListNode(-1);
        point.next = head;
        ListNode cur = point;
        while(cur.next!=null&&cur.next.next!=null){
            ListNode temp = cur.next.next;
            cur.next.next = cur.next.next.next;
            ListNode t = cur.next;
            cur.next = temp;
            temp.next = t;
            cur = cur.next.next;
        }
        return point.next;
    }
    /*
    给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。
k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。
示例 1：
输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[2,1,4,3,5]
示例 2：
输入：head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出：[3,2,1,4,5]
     */
    public static ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
        ListNode  cur = head;
        Stack<ListNode> stack = new Stack<>();
        ListNode newHead = null;
        ListNode newTail = null;
        int count = 0;
        while(cur!=null){
           count++;
           stack.push(cur);
           if(count == k){
               while(count>0){
                   ListNode pop = new ListNode(stack.pop().val);
                   if(newHead == null){
                       newHead = pop;
                       newTail = pop;
                   }else{
                       newTail.next = pop;
                       newTail = newTail.next;
                   }
                   count--;
               }
           }
           cur = cur.next;
        }
        Stack<ListNode> temStack = new Stack<>();
        while(stack.size()!=0){
            temStack.push(stack.pop());
        }
        while(temStack.size()!=0){
            ListNode node = new ListNode(temStack.pop().val);
            newTail.next = node;
            newTail = newTail.next;
        }
        return newHead;
    }
    /*
给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。
构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。
例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。
返回复制链表的头节点。
用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：
val：一个表示 Node.val 的整数。
random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为  null 。
你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。
     */
    public static Node copyRandomList(Node head){
        Map<Node,Node> map =new HashMap<>();//key为老结点，value为新节点
        Node cur = head;
        while(cur!=null){
            map.put(cur,new Node(cur.val));
            cur= cur.next;
        }
        cur = head;
        Node newhead = null;
        Node newtail = null;
        while(cur!=null){
            Node node = map.get(cur);
            if(newhead == null){
                newhead = node;
                newtail = node;
            }else{
                newtail.next = node;
                newtail = newtail.next;
            }
            cur = cur.next;
        }
        cur = head;
        Node cur1 = newhead;
        while(cur!=null){
            if(cur.random ==null){
                cur1.random = null;
            }else{
                Node node = map.get(cur.random);
                cur1.random = node;
            }
            cur1=cur1.next;
            cur=cur.next;
        }
        return newhead;
    }
}
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Node head = new Node(7);
        head.next = new Node(13);
        head.next.next = new Node(11);
        head.random = null;
        head.next.random = head;
        head.next.next.random = head.next;
        Node node = Solution.copyRandomList(head);
    }
}
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
/*
请你设计并实现一个满足  LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。
实现 LRUCache 类：
LRUCache(int capacity) 以 正整数 作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
void put(int key, int value) 如果关键字 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该 逐出 最久未使用的关键字。
函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。
示例：
输入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]
 */
class LRUCache {
    class DLinkedNode {
        int key;
        int value;
        DLinkedNode prev;
        DLinkedNode next;
        public DLinkedNode() {}
        public DLinkedNode(int _key, int _value) {key = _key; value = _value;}
    }

    private Map<Integer, DLinkedNode> cache = new HashMap<Integer, DLinkedNode>();
    private int size;
    private int capacity;
    private DLinkedNode head, tail;

    public LRUCache(int capacity) {
        this.size = 0;
        this.capacity = capacity;
        // 使用伪头部和伪尾部节点
        head = new DLinkedNode();
        tail = new DLinkedNode();
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

    public int get(int key) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        if (node == null) {
            return -1;
        }
        // 如果 key 存在，先通过哈希表定位，再移到头部
        moveToHead(node);
        return node.value;
    }

    public void put(int key, int value) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        if (node == null) {
            // 如果 key 不存在，创建一个新的节点
            DLinkedNode newNode = new DLinkedNode(key, value);
            // 添加进哈希表
            cache.put(key, newNode);
            // 添加至双向链表的头部
            addToHead(newNode);
            ++size;
            if (size > capacity) {
                // 如果超出容量，删除双向链表的尾部节点
                DLinkedNode tail = removeTail();
                // 删除哈希表中对应的项
                cache.remove(tail.key);
                --size;
            }
        }
        else {
            // 如果 key 存在，先通过哈希表定位，再修改 value，并移到头部
            node.value = value;
            moveToHead(node);
        }
    }

    private void addToHead(DLinkedNode node) {
        node.prev = head;
        node.next = head.next;
        head.next.prev = node;
        head.next = node;
    }

    private void removeNode(DLinkedNode node) {
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }

    private void moveToHead(DLinkedNode node) {
        removeNode(node);
        addToHead(node);
    }

    private DLinkedNode removeTail() {
        DLinkedNode res = tail.prev;
        removeNode(res);
        return res;
    }
}
